Qual è la fisiopatologia delle convulsioni?

Un attacco si verifica quando una parte del cervello diventa eccessivamente eccitata o quando i nervi nel cervello iniziano a sparare insieme in modo anormale. L'attività convulsiva può insorgere in aree del cervello che sono malformate da difetti alla nascita o disturbi genetici o interrotte da infezione, lesioni, tumori, ictus o ossigenazione inadeguata. La fisiopatologia delle convulsioni deriva da uno squilibrio improvviso tra le forze che eccitano e inibiscono le cellule nervose in modo tale che le forze eccitatorie abbiano la precedenza. Questo segnale elettrico si diffonde quindi alle normali cellule cerebrali circostanti, che iniziano a sparare di concerto con le cellule anomale. Con convulsioni prolungate o ricorrenti per un breve periodo, il rischio di convulsioni future aumenta quando si verificano la morte delle cellule nervose, la formazione di tessuto cicatriziale e la germinazione di nuovi assoni.

Le cellule nervose tra le scariche normalmente hanno una carica negativa internamente a causa del pompaggio attivo di ioni sodio caricati positivamente fuori dalla cellula. La scarica o il fuoco della cellula nervosa comporta un'improvvisa fluttuazione della carica negativa a una carica positiva quando gli ioni si aprono nella cellula aperta e gli ioni positivi, come sodio, potassio e calcio, fluiscono nella cellula. Entrambi i meccanismi di controllo eccitatorio e inibitorio agiscono per consentire un adeguato innesco e prevenire un'eccitazione inappropriata della cellula. La fisiopatologia delle convulsioni può verificarsi a causa di una maggiore eccitazione delle cellule nervose, di una ridotta inibizione delle cellule nervose o di una combinazione di entrambe le influenze.

Normalmente dopo l'incendio di una cellula nervosa, le influenze inibitorie impediscono un secondo sparo del neurone fino a quando la carica interna del neurone ritorna al suo stato di riposo. L'acido gamma-amino-butirrico (GABA) è la principale sostanza chimica inibente nel cervello. GABA apre canali per gli ioni cloruro caricati negativamente per inondare nel neurone eccitato, il che riduce la carica interna e impedisce un secondo sparo della cellula nervosa. La maggior parte dei farmaci antiepilettici riduce la fisiopatologia delle convulsioni aumentando la frequenza delle aperture dei canali del cloruro o aumentando la durata durante la quale i canali sono aperti. Quando si verifica un'interruzione nelle cellule che emettono GABA o nei siti dei recettori per GABA, i canali del cloruro non riescono ad aprire e temperare l'eccitabilità della cellula nervosa.

Altrettanto significativi per la fisiopatologia delle convulsioni sono i meccanismi che portano ad una maggiore eccitazione dei neuroni. Il glutammato è il principale mediatore chimico eccitatorio nel cervello, che si lega ai recettori che aprono i canali per il sodio, il potassio e il calcio nella cellula. Alcune forme ereditarie di convulsioni comportano una predilezione per l'attivazione eccessivamente frequente o prolungata dei recettori del glutammato, aumentando l'eccitabilità del cervello e la prospettiva di attività convulsive. Inoltre, può verificarsi una diffusione contigua dell'attività elettrica lungo le parti stratificate del cervello da una cellula all'altra, una forma di propagazione non chimica che non è soggetta a regolazione da parte di meccanismi inibitori.

I trattamenti per la fisiopatologia delle convulsioni colpiscono non solo le anomalie molecolari che coinvolgono i canali ionici nelle cellule nervose, ma anche la diffusione non chimica dell'eccitazione nel cervello. Le benzodiazepine, come il Valium, e i barbiturici, come il fenobarbital, agiscono per aprire i canali inibitori del cloruro. La fenitoina o la dilantina prevengono l'attivazione ripetitiva dei neuroni chiudendo i canali del sodio nelle cellule nervose. In situazioni con crisi ricorrenti mal gestite, l'alotano può impedire la trasmissione non chimica degli impulsi nervosi. Inoltre, l'insulina e gli steroidi cambiano la funzione dei recettori del glutammato, sopprimendo l'eccitabilità del cervello.